蓄热式高温空气燃烧技术在熔铝炉上的应用

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蓄热燃烧技术

蓄热燃烧技术

蓄热燃烧技术简介北京观沣新能源投资管理有限公司蓄热燃烧技术蓄热式高温空气燃烧技术在日、美等国家简称为HTAC技术,在西欧一些国家简称为HPAC (Highly Preheated Air Combustion)技术,亦称为无焰燃烧技术(Flameless combustion)。

其基本思想是让燃料在高温低氧浓度气氛中燃烧。

它包含两项基本技术措施:一项是采用温度效率高达95%、热回收率达80%以上的蓄热式换热装置,极大限度回收燃烧产物中的显热,用于预热助燃空气,获得温度为800~1000℃,甚至更高的高温助燃空气;另一项是采取燃料分级燃烧和高速气流卷吸炉内燃烧产物,稀释反应区的含氧体积浓度,获得浓度为3~15%(体积)的低氧气氛。

燃料在这种高温低氧气氛中,首先进行诸如裂解等重组过程,造成与传统燃烧过程完全不同的热力学条件,在与贫氧气体作延缓状燃烧下释出热能,不再存在传统燃烧过程中出现的局部高温高氧区。

这种燃烧是一种动态反应,不具有静态火焰。

它具有高效节能和超低NO X排放等多种优点。

蓄热式高温空气燃烧技术自问世起,立刻受到了日本、美国、瑞典、荷兰、英国、德国、意大利等发达国家的高度重视,其在加热工业中的应用得到迅速推广,取得了举世瞩目的节能环保效益。

80 年代英国Hot work Development 公司和British Gas 公司开发了新式的蓄热式燃烧技术(RCB 技术),并在玻璃行业首先使用获得巨大成功。

由于采用耐火球作为蓄热体,单位体积蓄热面积大幅度提高。

90 年代初日本因为《京都议定书》中减排指标的原因开始对RCB 技术进行研究、改进,发明了现有的高风温燃烧技术又称蓄热式燃烧技术(HPAC 技术)。

该技术使用耐火球或蜂窝体作为蓄热体,每立方米体积蓄热面积可达200~900m2,蓄热的空气温度可达1100℃以上,仅比炉内温度低100~200℃,烟气废热回收达85%以上,这些热量又返回炉中助燃,减少了燃料消耗,排烟温度低于150℃,产生了巨大效益。

蓄热式燃烧技术在加热炉中的应用

蓄热式燃烧技术在加热炉中的应用

蓄热式燃烧技术在加热炉中的应用一、引言蓄热式燃烧技术自20世纪90年代从国外引进到国内,被广泛应用于钢铁行业,特别是在轧钢加热炉的应用上,通过不断消化吸收和创新改进,在节能减排方面取得了突出的成效。

高炉煤气作为高炉炼铁的副产品,由于热值低,常规情况下不能形成稳定燃烧,大量多余的高炉煤气不得不直接放散,造成了大气污染和能源浪费。

通过蓄热式燃烧技术的应用,将高炉煤气、助燃空气双蓄热后,能使高炉煤气及空气达到1000℃的高温,从而形成良好的燃烧效果。

该技术在轧钢加热炉上的应用取得了显著效果,将原先放散的高炉煤气变废为宝,降低了钢铁企业的整体能耗,减少了大气污染。

本文结合加热炉的设计工作实际,从烧嘴结构形式、火焰组织、换向阀优化布置等方面,探讨蓄热式燃烧技术在加热炉上的应用。

二、概况大冶某钢铁公司有一台高炉煤气双蓄热式加热炉,由我公司设计建造,于2019年元月建成投产,采用高炉煤气作为燃料,低热值为850×4.18kJ/Nm3,设计产能为120t/h(冷坯),主要钢种有10#,20#,45#,40Cr,Q345B,27SiMn,37Mn5等,钢坯规格主要有:150×150×7000—9000mm、180×220×7000—9000mm。

钢坯出炉温度为1200℃,单位热耗:≤1.3 GJ/t,氧化烧损:≤1%。

在设计中,我们采用的炉型为高炉煤气、空气双蓄热步进式加热炉,进出料方式为侧进侧出,单排布料,炉底水管冷却方式为汽化冷却,炉底步进机构由液压驱动,燃烧控制方式采用了先进的全分散脉冲燃烧控制技术。

三、蓄热式烧嘴的结构形式蓄热式烧嘴是蓄热式燃烧技术核心设备,主要由喷嘴、蓄热室、气室组成。

喷嘴是燃气和助燃空气喷入炉内的通道,也是烟气被吸入蓄热室的入口。

蓄热室内安装有挡砖和蜂窝体,挡砖为多孔的刚玉质砖,安装在靠近喷嘴的前端,对蜂窝体起到稳定和保护的作用。

蜂窝体一般采用刚玉莫来石质材料制成,其比表面积大,是蓄热小球的3-4倍,换热效率高,结构紧凑,受到越来越多用户的青睐和选择。

论熔铝炉的燃料选择与燃烧器应用

论熔铝炉的燃料选择与燃烧器应用

指标也不 同. 因此 。 对企业而言选择 适合的燃料与燃烧器 实现 以最 小的能 源消耗获取最大的熔铝速率 , 而达到 熔铝炉设备能源利用率最优 化的 目 从
关键词 : 熔铝炉; 能源 ; 燃料 消耗量 : 熔化率; 吨铝能耗 ; 熔化成本
热器总是难 以解决个难题, 使用效果也很不理想 。 因此, 的熔铝炉吨铝能耗是 比铰高的, 传统 通常吨 铝能耗都在 30 M~ 30H左右。 00 J40^ 炉子热效率大 都在 3 左右。 ∞ 近年来 。 蓄热式燃烧器的应用改变 了这个 岛 , 面 通过采用这种燃烧器, 熔铝炉烟气的 排放 温度 可 降 至 2 0 0 ̄ C以下其 吨铝 能耗 仅 为 2 0 MJ 10 或更低。 相差 1 3 。 -倍 然而 , 天然气前期投入大 , 且受地域 限制; 而 蓄热式烧嘴的蓄热体采用的是氧化铝小球 , 煤因其燃烧后排放的烟气中含有大量的 粉尘和含 通过定期的更换氧化铝球有效地解决了烟气成分 硫气体, 需要进行烟气除尘及净化处理 , 也受到一 过脏的问题 。 的。 定的限制。 在具体应用中应注意以下几方面: a 与常规燃烧器相比, I熔铝炉热工过程分析 3燃烧器的应用 采用蓄热式燃烧器的熔 熔铝炉是典型的周期是高温熔炼设备 , 一般 在熔铝炉设计中, 燃烧器的选型及 合理布置 铝炉炉膛尺寸应尽可能 的大一些 , 只有这样 , 才能 来说从铝锭人炉到熔炼结束 ,大致可分为以下几 是重要环节之一 , 由于铝金属黑度较小 , 接受辐射 提供 足够的 燃烧 空间。 实现较大的小时熔化率; 式燃烧器换向瞬间 , 火焰对炉膛的冲击 个阶段 : 装料期 、 熔化初期 、 熔化中期 、 熔化后期 、 传热力较弱,因此在熔铝炉设计中应尽可能强化 升温期、 精炼期及保温期。 对流传热, 提高火焰对铝金属的对流效果。 主要通 比较大 , 应设有开放式的 辅助烟道, 来保证熔铝炉 装料通常是在热炉条件下进行的, 这时, 烧 过以下 r I 介方面来实现: 在合理的工况下运行; 嘴通常设在关闭或小火状态 , 随着冷炉料的加入 , 3 优先选择高出口速度并具有—定的火焰 . 1 。 蓄热式燃烧器换向频繁, 对各元器件的可靠 炉温下降很快 , 装料时间越长, 炉温下降越多。 长度 燃烧器以提高对流换热能力 ; 拘 性要求较高; 刚装人炉的铝锭在炉内成堆状态, 随着温度 3 2加大燃烧器的安装倾角, 强制使火焰与铝 d 蓄热式燃烧器应配有火焰大小连续调节及 上升 , 料堆表面的炉料开始熔化 , 熔融的铝业 向下 金属之间形成冲击作用 ; 控制功能 , 与常规燃烧器相比, 由于蓄热式燃烧器 流动, 当温度达到 6 0 左右时 , 0 ̄ C 支撑料堆的强度 3 合理安排排烟孔位置, 3 尽可能使火焰沿铝 火焰更大 , 燃烧温度更高 , , 否则 精炼保温时会出 液表面流动并延长高温烟气在炉内的时间; 消失 , 炉内呈水平镜面。 现更高烧损率。 在料堆没人液面以前 , 火焰直接冲击在料堆 3 . 4尽可能采用余热回收技术, : 提高 J ( 焰理论 结束语 上, 由于强冲击作用 , 炉内对流传 效果 占 主导作 温度 ; 熔铝炉的燃料选择与燃烧器的选择涉及的内 用, 热效率最高 , 炉料熔化最快, 炉温上升缓慢。随 虽然, 在火焰的冲击下, 局部会出现金属过烧 容是多方面的, 因此, 在实际生产中, 我们要因地 着料堆逐渐没 八 液面 , 液面下的熔体呈固液混合 现象 , 但由于强化传热后 , 可以大大缩短总的熔化 制宜, 根据各地的实际情况来选择。 状态, 对流转热作用逐渐下降 , 炉膛温度 E 升速度 时间, 炉内总的金属烧损两不但不会增加 , 反而会 参 考文献 逐涛『 快不达到设定温度, 力 日 辐射作用逐渐 匕 升。 略有减 少 。 【 王秉铨. 1 1 工业炉设计手册 . 田北京: 机械工业 出版 2 0. 在炉 内 液面化平以后 , 一方面由于传热效果 多年以来,高速烧嘴及换热器一直是先进熔 社 . 0 4 的降低, 另一方面又由固液转化 的需要 , 熔化过程 铝炉燃烧技术的标准配置, 但实际生产总 , 由于熔 【 素逸 能源与节能技术嗍 . 2 潆 北京: 中国电力出版 变得更加缓慢, 需要时间更长, 消耗热量更多。同 铝炉灰附着及恶劣的烟气侵蚀的缘故 , 熔铝炉换 社 O 时, 排出的烟气温度也最高。 当炉内固体铝全部转化呈液态铝以后 , 熔体 对热负荷的需要大幅减少, 铝液温度快速 匕 此 升, 时极易出现熔体过热现象。 ( 上接 3 9页 J 系统 使用 过程 所产 生 的相 学 ,o 8 20. 精炼及保 关误差也不可忽视 ,因此如何尽可能地减少误 【] .P / 6昊俊 G SI NS辅 助航 空摄 影 测 量 原 理及 应 用 热负荷的供应主要是补充炉体散热损失。 差, 更好地服务于航 空摄影测量 , 是未来 工作 中 研究[ I 京: D. 北 解放 军信息工程大学,0 6 20. 从熔化的过程分析可 以看出, 在铝的熔化过 的重点 。 【】Hi rIg nad P n N nert n 7 l ne sn .G S a d IS Itga o ma i wih t Ka ma itrn o r c o ee e cn l n F le i g f r Die t Ge r fr n i g 程中,各阶段热负荷的需求 睛况及热传导方式均 参 考 文献 有很 大差异 。 【 李德仁 .P I ] G S用 于摄 影测量 与遥 感[ ] M. 北京: 0 Aron m gr 【 】 ed t ei a e f i re I aey R.G oei sln rr- b c T l 2熔铝炉的能源 测 绘 出版 社 , 9 6 19 . p r, 0 . o t 03 2 目 ,国内熔铝炉所用能源多数是以煤 、 前 柴 【 袁修孝 .P 辅助 空中三 角测量原理及应 用 【] c alCa r i tl a n n teue 2 】 GS 8Mihe r ,Ds Sa m n ,O h s me k l 油、 重油、 天然气和煤气为主。 而煤是储 存量最多, 『 . 京: 绘 出版 社 , 0 1 M1 北 测 20 . o GP /n ril etro o e tt n aa tr f SI eta xe r r nai p rmees i i o 分布最广 的燃料, 常用的煤指标有水分 、 灰分、 挥 【 袁修 孝.P 辅助 空中三 角测量及其质量控 i i o htga mer [ ] E P r- 3 ] GS n a b me p oorm t R.O E E Wok r y 发分和发热量。不同产地, 不同类别的煤, 质量等 制[】 D. : 武汉 武汉 大学 ,9 9 19 . so h p, I t g ae S n o Ore t t n Ha n v r ne td e s r i nai , n o e r o 级相差很大。液体燃料有很多优点 ,主要含热量 [ 李 学友. / G S 4 】 I D P 辅助航 空摄影测量原理、 2 o1 MU o . 高、 废物含量小、 灰分低、 燃烧热效率高, 同时便于 方法及 实践 [1 D.北京:解放 军信 息工程 大学, 作者 简介 : 国体 (9 6 , 河 南理 工 袁 18 ~) 男, 0 运输。 柴油价格贵限制了它的 使用 , 重油因价格低 2 05. 大学测绘与 国土信 息工程 学院硕 士研究 生, 主 廉而使用的较多。 气体燃料燃烧完全且易于控制 , 『】 5张丽娜. 密单点定位技 术在 I G S辅 助 要 研 究 方 向 为 城 市 地 理 信 息 系统 。 精 M P 容易实现烧嘴的空气 , 燃料 自动比例调节 , 还可以 航 空摄 影 中 的 应 用 研 究 {] 汉 : 国 地 质 大 D. 武 中

蓄热式烧嘴在加热炉上的应用

蓄热式烧嘴在加热炉上的应用
a pl a i n e f c tMei a g Di c s h r r y s v n o p r d wi r d t n l e e t g f r a e p i t f ta c o e g n . s u s t e e e g a i g c m a e t ta io a h a i u n c h i r n a d t e f e o s m p i n o h v r l f r a e n h u l n u c t ft e o e a l u n c . o Ke wor s e n r t e u n r r r y s v n ;f e o s m p i n y d :r ge e a i b r e ;e e g a i g u lc n u v t o
梅 钢3 号加 热炉 采 用 B OOM公 司的 1 0 L 5 系列 1 光亮火 焰 型蓄热 式烧 嘴 , 属低 氮氧 化 物排 放和 高效 燃烧 的燃 烧器 。 该烧 嘴 燃烧 时可形 成长 4 直 径 为 m,
14 .m的火 焰 , 图1 示 。 如 所
低 氧状 态 , 时将 燃 料 输 送 到 气 流 中 , 生 燃 烧 。 同 产
吴 亭 亭 ( 9 9 , , 海 人 , 士 学 历 , 东理 工 大 学资 源 与 环 境 工 程 学 院 , 教授 。 1 6 一) 女 上 硕 华 副
SHAN GHAI ENERGY cO NSE


RAO T 31 V! N
节 能 工 程
当一对烧 嘴 中的一个在 燃烧 时 , 生 的燃烧产 产
前 言
1 梅 钢 加 热 炉 采 用 的 蓄 热 式 烧 嘴 燃 烧 系统
蓄 热 式 燃 烧 技 术 又 称 高 温 空 气 燃 烧 技 术 ( T C) H A ,是 上世 纪 8 年 代 初 国 际上 兴 起 的 一 项 0 新型 燃 烧技 术 。它是 将高 温 空气 喷射入 炉 膛 , 持 维

浅谈在工业炉上应用蓄热式燃烧技术

浅谈在工业炉上应用蓄热式燃烧技术

些问题 , 进而在优化设计方面提 出相 应的建议 。 关键词 : 蓄 热 式燃 烧 技 术 ; 工业 炉 ; 应用
室安装在 炉子的底部 , 同时在炉墙浇注 喷 口和通道 , 并与高 效 回收 1蓄热式燃烧技术在不 同炉型工业炉上的应用 余热装置 合为一体 , 构成 同时具有排烟 、 供热 和回收余热功 能的集 1 . 1在推钢式连续加热炉上的应用 蓄热室和 普线厂 、 中型厂 和部分 中板厂主要应用该 炉型 , 以加热普钢 和 成式加热炉。它具有 的优点是在炉体 内集 中了介质通道 、 使外部高温管道 占地减少 , 只进行简单 的系统 布置 , 设备体积 低合金钢等钢种为主 , 也同来加热优质碳 素钢和高合金钢。而且存 喷 口, 设计供热能力有很大 的余地 。因为简 在三种各有优缺点的蓄热实现形式 。 ( 1 ) 普线厂 。 因为没有特殊的加 和布置方式不限制加热 能力 , 可以有多种选择进行 喷 口设 计 , 从 而使加热 质量 的需要 热要 求 , 普线 厂较多地采用集 中蓄热和换向的方式 , 而且具 有设 备 化了喷 口, 此外 , 因为换 向控制和蓄热 比较集中 , 在一定程度上限制 简单 、 可靠性强 、 方便操作的优点 。 ( 2 ) 中板厂。 因为钢 的温度需要调 得以满足 。 使燃料供入压力 比较大地影 响加热 能力 。集成式加热 节, 中板厂 目前 主要采用蓄热烧嘴式 , 其换 向的方式 主要包括 两种 , 了供 热调节 , 可 以采用集 中分段 蓄热 、 换 向和双 预热 。 即集 中换 向与分散换 向。其中分 散换 向具 有灵 活的调节 手段 , 能使 炉尤其适合低热值 的煤气 , 因为在炉墙 内设置有煤气 、 助燃空气通道 , 中板加热的需要得 到满足 , 但 也有复杂 的设备 、 难度较 大的操作维 但是这一结构 的加热炉 , 在进行 浇注料施 工的过程 中具有较 护的缺点 。 ( 3 ) 合金钢加热。 主要是利用 蓄热和常规两个烧 嘴相结合 所 以具有较为复杂 的内模结构 , 大 的难度。 所以采用复合 炉体 , 整体进行浇注 , 为了使 炉体 的质量得 的形式 , 其能够解决合金 钢热裂等问题 , 但是常规 系统 的工况和蓄 到保证 , 可 以选用莫来石 自流浇注料。因为具有高触变性 的 自流料 热之间相互 干扰 , 使 系统运行受 到影响 。 浆体 , 不需在施工时振动 , 可 自行流动 、 脱气 、 密 实 , 所 以在施工 时产 1 . 2在步进式加热炉上的应用 通过材料理化性能指标 的提 主要应用 于高线厂 和小型连轧厂。 采用 的大 多是外置蓄热装置 生 的孔洞和裂缝可以大大减少 。此外 , 使炉体 的热震稳定性得到很好的保 证 , 重烧 线的变化也很小 , 从 式, 包括集 中蓄热 、 换 向和分散蓄热 、 换 向两种 。 它的特点是 : 应用最 高 , 避免 了煤 气泄 先进 的换 向组合 , 不但减少 了换 向时煤气 的损失 , 而且确保 了换 向 而有效地保证了通道之间的密封性 和炉体 的整体性 , 过程 的安全 。对相对分散蓄热 和喷 口布置进行优化后 , 保证了空间 漏 的事故发生 。 的燃烧 , 不存在炉 内的局部高温和火焰 盲区。 2 . 3外王蓄热器式加热炉 外王蓄热器式 加热炉是一 种处于集 成式加热 炉和 蓄热烧 嘴式 1 . 3在室式加热炉上 的应用 室式加热炉主要包括室式锻 造用 加热炉 、 室式均热炉和室式热 加热炉之间的结构形式 。其特点主要是 : 把 蓄热 室和高温通道设置 使 之与炉 内喷 口直接连接 , 从 而形 成外 处 理炉等 。目前 国内在这几种室式 加热炉上应用蓄热式技术都取得 在集成式加热炉 的炉体外 , 采用分段换 向和相对 集中的蓄热室。这样的结构形式 了很好 的效果 。因为不是长期连续单台使用室式加热炉 , 所 以开发 置蓄热系统 , 引发了系统设计很多积极 的变化 ,相 比于前两种形式更加 的灵 活 。 应用蓄热式燃烧技术是 比较适合的。 首先 , 能够依照现 场的需要对蓄热室进行 灵活 的设计 , 同时增加上 1 . 4在钢包烘烤器上的应用 喷 口的设计和换 向燃烧方式也更加灵 在钢包 盖上安装蓄热式热 回收装置 , 鼓 风机 、 换 向阀、 排烟和燃 下蓄热室的调节手段 。其次 , 活 , 以及喷 E l 的燃烧组合更具多样性 。 料引入装置 , 把常规烤包烧嘴替换 掉 , 用于烘烤钢包 , 这一技术 具有 5 0 %以上 的节能效果 、 使烤 包温度和均匀性提 高 、 排 烟污染减 少等 3在 设计 蓄热式加热炉过程中应 注意 的问题 优点 。但是 目前 要着力使设备造价降低 , 换 向设备的可靠性提高 。 3 . 1优化蓄热室结构 的参数 蓄热 室结构参数 的热力 和阻力特性 密切关系着介质压 力 、 流量 1 . 5在钢管热处理炉上 的应用 因为温度和供热量不高 , 主要采用茧青石质 陶瓷蜂窝体小型蓄 和 换 向 时 间 , 所 以应 该 进 行 定 量 计 算 。 热烧嘴 , 但 这对控制温度方面 的要求很高。 3 - 2优化炉体结构 2 蓄 热 式 轧钢 加 热 炉 的 几 种 应 用 形 式 加热炉采用墙 内通道集中蓄热方式的 , 很 关键 的步骤 就是布置 炉体的整体性 、 气密性 和喷 口, 因为加热炉能否正常生产 , 能否取得 2 . 1蓄热烧嘴式加热炉 要更严 蓄热式烧嘴具有 的特点是 : 燃烧器 和回收蓄热室 的余热装置集 理想的燃烧效果受其直接影响 。因此对于蓄热式烧嘴 而言 , 选 成为一体 , 配成一对类 似于常规烧嘴 的燃烧 系统 , 各个 蓄热式烧 嘴 格地要求蓄热室结构 ,要根据生产单位加热炉 的具体炉膛 尺寸 , 都 周期性地予 以使用 。通常情况下 , 一座炉 子由多对 蓄热式烧 嘴为 择合适 的蓄热箱结构 和蓄热体材质与形状 。 其供热。相关 的资料显示 , 蓄热烧 嘴式加热 炉在 国外 被较 为普 遍地 4 结论 本文论 述 了在不 同炉型 的工业 炉上应用 蓄热式 高温空气 燃烧 采用 , 而且 已经具备了非常成 熟的蓄热技术。从 使用的蓄热体 材料 方面来说 , 国外 主要使 用瓦砾 、 陶瓷蜂窝体 、 陶瓷球等 , 尤其是 高度 技术 , 分 析了三种加热炉优点和缺点 , 从 而得 出结论 : 选择哪一种形 要依据不 同的炉型 、 燃料条件 和加热工 重视具有小巧结 构的陶瓷蜂窝体蓄热式烧嘴。 国内主要使用陶瓷蜂 式 才能达到最优化 的效果 , 并进行有 针对性的设计 , 同时要多种选 择换 向阀和蓄热体结构 窝体和 陶瓷球两种蓄热体 。 近两年 国内才开始将蓄热式烧嘴使用在 艺 , 大 型加 热炉上 , 并 且适 当改进 了烧 嘴的结构布置 , 主要是部分 蓄热 及材料等核心设备 。 体埋进 了炉墙 , 使“ 皮厚囊小” 的原有结构得到 了改善 。蓄热式烧嘴 因为它多具有 的调节灵 活性 , 选 择炉型 的多样性 , 以及能 够适应不 同工艺的要求等优 势和特点 , 在未来的发展 中, 成为蓄热 式高温空 气燃烧技术很重要 的一种方式。 特别是 国内已有专利的单体 自身蓄 热烧嘴 , 因其简单 的结构 、 很小的体积而竞争力更强 , 对 于改造 旧炉 子具有 节省投资 的优点 。 2 . 2集成式蓄热加热炉 集 成式 蓄热加热炉是 国内较早应用的一种形式 , 其特点是 蓄热

蓄热式烧嘴的介绍

蓄热式烧嘴的介绍

淬火炉采用蓄热式高温空气燃烧技术HTAC(High Temperature Air Combustion),这是目前国内外开始流行的一种革命性的全新燃烧技术,它通过高效蓄热材料将助燃空气从室温预热至前所未有的800℃高温,同时大幅度降低Nox排放量,使排烟温度控制在露点以上、150℃以下范围内,最大限度地回收烟气余热,使炉内燃烧温度更趋均匀。

HTAC技术针对燃料种类或热值的不同,有单蓄热与双蓄热之分。

一般认为油类、高热值煤气及含焦油粉尘的热脏发生炉煤气则只需或只能采用助燃空气单蓄热方式;清洁的低热值燃料(高炉煤气、转炉煤气)可采用双蓄热方式。

例如熔铝炉的平均热效率不到20%,排烟热损失高达50%以上。

虽然大型熔铝炉安装了空气预热器,但由于技术、价格、寿命等原因,通常也只能将空气预热到300℃左右,节能率只有20%左右,仍有30%以上的热量随烟气排放到大气中去,排烟温度普遍在300℃以上。

采用蓄热式高温空气燃烧技术,不但克服了常规熔铝炉的缺点,将余热回收率提高到70%-90%,空气预热到800℃左右,烟气排放温度低于150℃,达到余热回收的极限,而且投资少,见效快。

蓄热式加热炉实质上是高效蓄热式换热器与常规加热炉的结合体,主要由加热炉炉体、蓄热室、换向系统以及燃料、供风和排烟系统构成。

蓄热室是蓄热式加热炉烟气余热回收的主体,它是填满蓄热体的室状空间,是烟气和空气流动通道的一部分。

在加热炉中,蓄热室总是成对使用,一台炉子可以用一对,也可以用几对,甚至几十对。

在国内的一些大型加热炉上,最多用到四十几对。

炉温更加均匀由于炉温分布均匀,加热质量大大改善,产品合格率大幅度提高。

燃料选择范围更大适合轻油、重油、天然气、液化石油气等各种燃料,尤其是对低热值的高炉煤气、发生炉煤气具有很好的预热助燃作用,扩展了燃料的应用范围。

铝熔化燃油单耗指标在60kg/t.A以内。

大幅度节能由于烟气经蓄热体后温度降低到150℃以下(特殊情况下可降至70~80℃),将烟气的绝大部分显热传给了助燃空气,做到了烟气余热的“极限回收”,因此,炉子燃料消耗量大幅度降低。

蓄热式高温空气燃烧技术在还原炉上的应用



第九届年会暨2
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6年全国镁行业信息交流会文集
技术改造,依靠科学的,行之有效的管理手段,实现能降耗,我公司现以成功开发出第二 代蓄热式燃烧还原炉。样炉也开始试生产,在现有基础上完全有把握再节能3 0%以上,这 将步入蓄热式燃烧还原炉的一个新时代。蓄热式燃烧还原炉取代传统的还原炉是皮江法炼 镁节能降耗的一条新路。我公司在回转窑上增加预热装置煅烧白云石,原镁精炼炉也采用 蓄热式,在节能降耗、环保方面、取得了明显的效果,使生产吨镁煤耗降至5吨。 镁工业的发展任重道远,要以循环经济为主线,走节能型;环保型、科技型的炼镁新路
0 0℃左 11 5 O℃左右进入炉膛,汇同炉内烟气与注入炉内煤气在贫氧状态下实现燃烧。与此同时炉膛
内燃烧后的高温烟气在经过蓄热体B时,将显热储存在蓄热体内,使烟气温度降至1
右经过换向阀被引风机抽出排入大气。换向阀以切换周期为3 0秒的频率进行切换,使A,B 两个蓄热体处于放热与蓄热交替工作状态,周而复始运行从而达到节能,降低N 0。生成和 排放量等目的。 搿蓄热式燃烧还原炉”的优势: 蓄热式燃烧还原炉大幅度提高了烟气余热回收的效率。使助燃空气预热到了与炉膛温度 接近的高温(1l

子,我们愿与镁业同行在镁工业发展的道路上共同努力,创造新的辉煌。
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蓄热式高温空气燃烧技术在还原炉上的应用
作者: 作者单位: 黄余威 太原易威镁业有限公司
本文链接:/Conference_6532755.aspx

纪9 0年代开始在发达国家研究推广的一种全新型燃烧技术。它具有高效烟气余热回收、排 烟温度低于l 00℃、高预热空气温度、空气温度高于9 x排放等多重优越性,节 能4 0%以上。国外大量的实验研究表明,这种新的燃烧技术,将在近期对世界各国以燃烧 为基础的能源转换技术带来变革性的发展,给各种与燃烧有关的环境保护技术提供一个有 效的手段,燃烧学本身也将获得一次空前完善的机会。该技术被国际公认为是2 1世纪核心 工业技术之一。2005年5月8日,国家经贸委、国家环保总局将该项目列入国家鼓励发展的 环保产业设备目录。

蓄热式燃烧技术在工业炉上的应用

蓄热式燃烧技术在工业炉上的应用1 引言20世纪90年代初始,蓄热式余热回收技术得到了快速发展:在蓄热体材质、构造、蓄热性能等方面都得到了许多改进;单位体积的传热面积由过去的10-40m2/m3提高到200-1300 m2/m3,因而体积显著减小;换向阀和控制系统可靠性也得到改善,换向时间由过去的30min左右缩短至几分或几十秒钟,热效率大幅提高至80%一90%左右,助燃空气预热温度大幅提高至1000℃以上,而排出的烟气温度可降低至200℃以下,接近烟气的露点温度。

由于助燃空气预热温度高达1000℃,远高于传统的500 --- 6001C,从而改变了传统的燃料燃烧方式,出现了一项全新的燃烧技术—高温空气燃烧(HTAC)技术。

该技术的关键在于通过高效的蓄热式余热回收可实现高温低氧的燃烧过程,形成与传统燃烧迥然不同的火焰特性,从而达到节能与环保的双重效益。

随着90年代末期该技术的逐步推广应用,近两年迅速成为一项炙手可热的节能环保新技术,在不同工业炉上得到快速应用。

至2002年已投产各种蓄热式工业炉50多台。

本文通过对目前应用情况的分析,为使用者提供一些参考。

2 在不同炉型工业炉上的应用分析目前该技术已应用于推钢式连续轧钢加热炉、步进式连续加热炉、室式加热炉、台车炉、钢管连续退火炉、钢包烘烤器、罩式炉以及倒焰窑等。

现在以连续轧钢加热炉为主,其产生的经济效益也最明显,投资回收期最短,尤其是“以气代油”的企业,基本在半年内就可收回全部投资。

2.1推钢式连续加热炉该炉型主要用于普线厂、部分中板厂和中型厂,加热钢种以普钢和低合金钢为主,也有优质碳素钢和高合金钢。

3种蓄热实现形式都有,各有其优缺点。

2.1.1普线厂普线厂由于加热无特殊要求,故采用集中蓄热、集中换向的方式较多,优点是设备简单,可靠性好,操作方便。

最有代表性的有韶钢三轧厂2#加热炉[1]。

其主要特点是:(1)取消了在普通加热炉上用来回收烟气余热的预热段,使被加热钢坯在最大可能的辐射温压下进行快速加热,缩短钢坯在炉内的加热时间,减少钢坯的氧化烧损。

蓄热式加热炉的蓄热燃烧技术应用及操作优化探析

管理及其他M anagement and other 蓄热式加热炉的蓄热燃烧技术应用及操作优化探析高 阳摘要:当前许多钢厂的轧钢产线加热炉仍使用的是三段式步进蓄热加热炉,与其他类型加热炉相比,三段式步进蓄热加热炉具有加热均匀,温度可控,余热可回收,废气排放量低、燃料选择面广等优点,适合高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、天然气等各种燃料,并且可以有效利用本厂产生的高炉煤气、焦炉煤气或者转炉煤气等作为燃料,既保证了加热质量,有效降低钢坯的氧化烧损,又实现了节能减排,降本创效,受到了国内许多钢厂的青睐。

本文主要介绍了蓄热式加热炉及蓄热燃烧技术的原理,并简述了蓄热式加热炉蓄热燃烧技术在河钢张宣科技型材作业区的应用效果及操作优化相关情况。

蓄热式加热炉及其蓄热燃烧技术的广泛应用不仅仅给大多数钢铁企业带来了巨大的经济效益,更重要的是其技术的应用在节能环保方面也起到了巨大的作用。

关键词:蓄热式加热炉;蓄热燃烧;蓄热体;技术应用;节能;环保;操作优化1 概述河钢张宣科技型材作业区设计产能为70万吨/年,生产钢种为碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢等,为适应轧线工艺和燃气条件的要求、提高钢坯加热质量、降低钢坯氧化烧损及控制脱碳,河钢张宣科技型材作业区选用的是三段式步进梁式蓄热加热炉,自投产以来,本加热炉生产运行安全稳定,有效利用了本单位炼钢厂产生的转炉煤气,加热质量指标优良,生产运行成本低,节能环保,但是在实际操作使用管理当中仍然存在一些例如操作不当、管理不到位问题,这些问题的存在直接影响了加热炉的炉况寿命、经济指标、节能降耗和使用效率。

下面就以上问题重点对蓄热式加热炉、蓄热燃烧技术应用和操作优化及节能环保进行探析。

2 蓄热式加热炉首先,对蓄热式加热炉进行一个简单的介绍,蓄热式加热炉主要由加热炉炉体本身、换向系统、蓄热室蓄热体、供风系统、燃料、汽化冷却、液压润滑和排烟及各种管路等系统构成。

实质上就是蓄热式换热器与常规加热炉的结合体。

蓄热式双室熔铝炉工作原理

蓄热式双室熔铝炉工作原理蓄热式双室熔铝炉是一种常用于铝合金熔炼的设备,其工作原理主要包括燃烧室、铝液室、蓄热室和烟气室等多个部分。

本文将详细介绍蓄热式双室熔铝炉的工作原理。

让我们先了解一下蓄热式双室熔铝炉的组成。

蓄热式双室熔铝炉一般由燃烧室、铝液室、蓄热室和烟气室组成。

其中,燃烧室负责燃烧燃料产生高温烟气,铝液室用于装载铝料并进行熔化,蓄热室则用于蓄热并提供稳定的温度环境,烟气室则负责排出燃烧后的废气。

蓄热式双室熔铝炉的工作原理如下:首先,燃烧室中的燃料(通常为煤炭或天然气)在燃烧过程中产生高温烟气。

这些烟气通过燃烧室上部的烟道进入蓄热室,然后在蓄热室内与炉膛壁面进行热交换。

蓄热室内通常填充有高热容量的材料,例如陶瓷制品或石墨等。

这些材料能够吸收烟气中的热能,并在需要时释放给铝液室,从而提供稳定的温度环境。

通过这种方式,蓄热室能够有效地调节铝液室的温度,以满足熔铝的工艺要求。

铝液室位于蓄热室下方,用于装载和熔化铝料。

在熔化过程中,铝液室中的铝料受到蓄热室释放的热能的加热,并逐渐熔化成液态铝。

同时,铝液室底部设有出铝口,用于将熔化后的铝液倒出。

烟气室位于蓄热室的一侧,其主要功能是排出燃烧后的废气。

废气中含有大量的烟尘和有害气体,因此需要通过烟气室中设立的烟囱或排气管道进行排放,以确保环境的清洁与安全。

蓄热式双室熔铝炉通过合理的热能传递和储存方式,实现了铝液室温度的稳定控制和烟气的净化处理。

其工作原理简单而高效,能够满足铝合金熔炼过程中对温度和环境的要求。

蓄热式双室熔铝炉通过燃烧室、铝液室、蓄热室和烟气室等部分的协同工作,实现了铝合金熔炼过程中的温度控制和废气处理。

其工作原理简洁而高效,为铝工业的发展提供了可靠的技术支持。

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第35卷第2期 2006年4月 有色金属加工 

NONFERROUS METALS PROCESSING VO1.35 No.2 April 2006 

蓄热式高温空气燃烧技术在熔铝炉上的应用 李同杰 (苏州新长光热能科技有限公司,江苏苏州215011) 

摘要:蓄热式高温空气燃烧技术(简称HTAC技术)是2O世纪9O年代研究开发并迅速获得广泛应用的一项 全新的高效节能环保燃烧技术,具有高效节能、降低生产成本、减少污染物排放、降低燃烧噪音等多重优越 性。本文简要介绍了HTAC技术的基本原理,论述了HTAC技术在熔铝炉上的实际应用。 关键词:蓄热式高温空气燃烧技术;熔铝炉;节能;环保 中图分类号:TF066 文献标识码:A 文章编号:1671 6795(2006)02一OO6O一03 

1 前言 我国是燃料消耗大国,位居世界第二,温室气体 排放量位居世界第一,因此节能与环保工作已成为直 接关系到国家可持续发展战略能否顺利实施的大事。 20世纪90年代,被称为21世纪工业炉燃烧系统 革命的一项全新的高效节能环保燃烧技术——蓄热 式高温空气燃烧技术(High Temperature Air Combustion, 简称HTAC)的诞生,突破了几百年来人们对燃烧技术 的传统认识和观念。该技术采用蓄热装置,通过极限 回收烟气余热,使空气预热到800~1 000 oC,将高温 空气吹入炉膛,同时将燃气输送到气流中燃烧。燃烧 区维持低氧状态,可最大限度地降低NO 的排放量。 采用HTAC技术,可达到高效节能、降低生产成本、减 少污染物(特别是NO )排放量、降低燃烧噪音等多重 效果。所以,该技术在我国具有广阔的应用前景和十 分重要的意义。 本文简要介绍蓄热式高温空气燃烧技术的原理 及主要优点,并结合笔者工作经验,针对该技术在熔 铝炉上的应用提出一些意见和建议,希望能与从事工 业炉设计和研究的同行们进行交流。 

2蓄热式高温空气燃烧技术的原理及 优点 

蓄热式高温空气燃烧技术是将燃烧系统和余热 回收系统有机地结合在一起,使助燃空气温度预热到 烟气温度的80%~90%,即1 000℃左右,排烟温度降 为150~200 oC,余热回收率可达70%,从而降低燃料 

消耗,大幅度提高炉子的热效率。 2.I 技术原理 由于采用自身预热方式,蓄热式烧嘴必须成对安 装。安装形式可根据具体应用而定,可安装在同一 侧,也可相对安置;可以只安装一对,也可安装多对。 其基本原理如图I所示,烧嘴A工作时,烧嘴B起排 烟及蓄热作用;经过一段时间后进行自动切换,烧嘴B 工作,烧嘴A起排烟及蓄热作用,如此循环切换。在 工作过程中,约I 100 oC的高温烟气先通过蓄热室,以 辐射和对流传热的方式在相当短的时间内迅速将热 量传给蓄热室内的蓄热体,烟气释热后温度降至200 ℃以下甚至更低(主要取决于蓄热体的蓄热量、蓄热 速率及换向时间)排放;然后,通过切换,冷(室温)空 气由相反方向进入烧嘴,蓄热体以对流换热为主的方 式将热量迅速传给冷空气,蓄热体被冷却,空气被预 热到高温。预热后的热空气通过烧嘴出口外环进入 炉膛后,由于高速喷射形成一低压区,抽引周围低速 或静止的燃烧产物形成一股含氧体积浓度大大低于 21%的贫氧高温气流。气体燃料(或雾化液体燃料) 经喷嘴出口中心喷入炉内后与此高温低氧气流扩散 混合,产生与传统燃烧完全不同的高温低氧燃烧。通 过这种方式可以连续地产生高温空气,实现所谓的 “极限余热回收”和助燃空气的高温预热。 2.2主要优点 ①高效节能。采用高效蓄热式烟气余热回收装 置,交替切换烟气与空气,“极限”回收排烟余热,烟气热 回收效率超过80%;火焰体积成倍扩大,炉内温度分布 更均匀,平均温度升高,换热(包括辐射换热与对流换 热)进一步增强,从而热利用率得以提高。研究结果表 明,采用HTAC技术一般可实现节能30%以上; 

维普资讯 http://www.cqvip.com 第2期 有色金属加工 6I 图1 蓄热式燃烧技术原理示意图 ②低污染,有利于环保。主要表现在3个方面: 首先,低NO 污染。采用传统的燃烧技术时,助燃空 气温度越高,烟气中的NO 含量越大,而采用蓄热式 高温空气燃烧技术时,在助燃空气温度非常高的情况 下NO 含量却大大减少;其次,低CO 排放。由于节 能(即减少燃料消耗),因而可以向大气环境少排放 CO,。该技术可节能30%以上,这意味着可减少30% 以上的CO 排放,有利于环保;再之,低燃烧噪音。由 于火焰不是在燃烧器中产生的,而是在炉膛空间内逐 渐燃烧,火焰体积增大,使单位体积的燃烧强度减弱, 燃烧噪音大大降低; ③燃烧稳定性好。由于助燃空气温度预热到燃 料自燃点以上,燃料一进入炉内就能着火燃烧,提高 了燃烧的稳定性; ④燃烧区扩大。通过组织炉内低氧气氛燃烧,火 焰体积成倍增大,炉内温度场分布更均匀,有利于被 加热件的均匀受热; ⑤对燃料的适应性扩大。助燃空气预热温度升 高,降低了对燃料热值的要求,有利于低热值燃料的 有效利用; ⑥高温空气与煤气在炉膛内边混合边燃烧,其燃 烧边界几乎扩展至炉膛边界,并且不存在局部过热 点,炉内温度均匀。这样,一方面降低了铝液氧化烧 损,提高了产品质量;另一方面也延长了炉体寿命; ⑦烟气通过蓄热室后温度较低,烟道和烟囱的内 衬可不采用耐火材料; ⑧高温空气燃烧器结构紧凑,安装便捷,可比较 方便地用于旧炉改造。 

3 蓄热式高温空气燃烧技术在熔铝炉 上的应用 

3.1 液压倾动式燃油熔铝炉 1994年,我公司为上海格兰吉斯铝业公司(现为 萨帕(上海)铝热传输有限公司)承建了一套l5吨液 压倾动式燃油熔铝炉组,其中包括15吨液压倾动式 熔铝炉和保温炉各一台。熔铝炉烧嘴采用QRF全热 风烧嘴,炉子最大燃料消耗量为330 kg/h,空气预热温 度低于200℃,熔化期最大熔化率为3.0~3.5 t/h,熔 化期单位油耗大于75 kg/吨铝,排烟温度达750~800 ℃,烧嘴噪音大。十多年来,用户对炉子进行了多次 大修,大修的主要内容是炉衬、炉门口及炉f-1。2004 年l1月份对炉门口和炉门又进行了一次大修,更换 了炉门框及炉门四周的耐热铸钢件,对炉门上的浇注 料重新进行了施工,对炉门口四周的炉衬重新进行了 砌筑和浇注,但在炉子重新投入生产约半年后,炉门 及炉门口四周炉衬又不同程度地出现了损坏现象。 表l 26吨液压倾动式燃油熔铝炉技术参数 类别 技术参数 用途 炉子型式 容量/t 炉料 炉膛尺寸/mm 炉膛最高温度/ ̄C 铝液转注温度/ ̄C 铝液温度控制精度/ ̄C 燃料及热值/kJ・h 供热方式 烧嘴形式及数量 熔化期熔化率/t・h 熔化期每吨铝油耗/kg 烧嘴燃油能力,kg・h 炉子最大燃油消耗t/ks・h 助燃空气量, ・h 烟气量/m ・h一’ 助燃空气预热温度/℃ 排烟温度,℃ 换向时间,s 烧嘴噪音/dB 倾炉控制方式 温控方式 铝及铝合金的熔炼 矩形燃油液压倾动式 26 重熔用铝锭及废料 5 320×3 200 l 150 740—760 ≤±5(搅拌终了时) 0#轻柴油40128 蓄热燃烧方式 小球蓄热体形式,2对(4个) 6 46 160 320 3 80o 4 O00 800—90O <200 5O <85 PLC自动控制,手动 德国西门子S7—300 PLc自动控制 由于原有熔铝炉单耗高,经济效益低,停炉检修 次数多,污染严重,加之产量的不断提高,萨帕(上海) 铝热传输有限公司决定于2004年再建一条熔铸生产 线,包括一台26吨液压倾动式燃油熔铝炉、一台24吨 液压倾动式保温炉和一台20吨液压铸造机。熔铝炉 和保温炉由我公司设计制造,于2005年元月调试成功 

维普资讯 http://www.cqvip.com 62 有色金属加工 第35卷 并交付生产。与原有l5吨液压倾动式熔铝炉不同的 是,这台26吨液压倾动燃油熔铝炉采用了蓄热式高 温空气燃烧技术,安装两对蓄热式烧嘴,每个烧嘴最 大燃料油耗量为160 kg/h(炉子最大燃料油耗量为320 kg/h),炉子熔化期熔化率达6 t/h,熔化期每吨铝耗油 46 k ,详细工艺参数见表1。该炉提高了二次能源利 用率和利用水平,减少了环境污染,摆脱了维护费用 高、能耗高的不利局面,节能效果显著,取得了明显的 经济效益。 3.2 HTAC与传统燃烧的比较 实际应用表明,与传统燃烧相比较,HTAC技术具 有极大的优越性。采用HTAC的26吨液压倾动燃油 熔铝炉与原有采用传统燃烧技术的15吨液压倾动式 熔铝炉的比较结果见表2。 

表2 HTAC与传统燃烧的比较 

4 结束语 蓄热式高温空气燃烧技术是一项跨世纪的高效 节能环保新技术,具有极限余热回收,超低CO 、NO 排放,降低生产成本,增加经济效益等多重优越性。 实践证明,该项技术实用性很强,所覆盖的行业也十 分广泛。在萨帕(上海)铝热传输有限公司的26吨液 

压倾动式燃油熔铝炉上的成功应用证明,蓄热式高温 空气燃烧技术完全适用于铝加工行业的燃油或燃气 工业炉。HTAC技术的推广应用,不仅能使我国工业 能源结构得以改善,能耗指标能较快地赶上世界先进 水平,而且能使我国大气污染状况严重的局面得到一 定程度的控制和改善,对我国可持续发展战略的实施 起到积极推动作用。 

Application of High Temperature Air Combustion Technology to Aluminum Melting Furnace 

LI Tong-jie (Suzhou New Changguang Thermal Technology Co.,Ltd.,Suzhou,Jiangsu,215011,China) 

Abstract:The regenerative high temperature air combustion technology(HTAC)is an advanced high efficient and energy saving combustion technology developed in the 1990’S,which has many-sided advantages such as high efficient,energy saving,low production cost,less pollution,low combustion noise and SO on,so has been widely applied to many areas in the world.This paper introduces the basic principle of HTAC,and expounds its practical application in an aluminum melting furnace. Keywords:high temperature air combustion;aluminum melting fumace;energy saving;environment protection 

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